RU2556591C1 - Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds - Google Patents
Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556591C1 RU2556591C1 RU2014110682/03A RU2014110682A RU2556591C1 RU 2556591 C1 RU2556591 C1 RU 2556591C1 RU 2014110682/03 A RU2014110682/03 A RU 2014110682/03A RU 2014110682 A RU2014110682 A RU 2014110682A RU 2556591 C1 RU2556591 C1 RU 2556591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- temperature
- sealing
- rings
- sealing element
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике в области строительства, более конкретно к области конструирования индивидуальных сезонно-действующих охлаждающих устройств - термостабилизаторов грунтов, в частности, размещенных в гильзе, которые могут быть использованы для термостабилизации многолетнемерзлых и слабонесущих грунтов. Область конкретного использования термостабилизаторов грунтов весьма широка: стабилизация грунта в основаниях фундаментов и сооружений, опор трубопроводов, линий электропередач, мостов, полотна железных дорог, создание противофильтрационных завес и др.The invention relates to heat engineering in the field of construction, and more particularly to the field of designing individual seasonal-acting cooling devices - soil thermal stabilizers, in particular placed in a sleeve, which can be used for thermal stabilization of permafrost and slightly bearing soils. The area of specific use of soil thermal stabilizers is very wide: soil stabilization in the foundations of foundations and structures, support of pipelines, power lines, bridges, railroad tracks, creation of anti-filter curtains, etc.
Применение искусственного охлаждения грунтов оснований позволяет существенно снизить сроки строительства сооружения, а также металлоемкость фундаментов за счет уменьшения длины и количества свай.The use of artificial cooling of the foundation soils can significantly reduce the construction time of the structure, as well as the metal consumption of the foundations by reducing the length and number of piles.
Термостабилизаторы предназначены для искусственного замораживания талых и охлаждения многолетнемерзлых грунтов, температурной стабилизации грунтов оснований с целью повышения несущей способности и обеспечения устойчивости и эксплуатационной надежности грунтовых и свайных оснований при строительстве, эксплуатации и ремонте трубопроводов, объектов нефте- и газотранспортных систем, обустройства нефтяных и газовых месторождений, и других сооружений промышленного и гражданского назначения в условиях криолитозоны.Thermostabilizers are intended for the artificial freezing of thawed snow and cooling of permafrost soils, temperature stabilization of base soils in order to increase the bearing capacity and ensure stability and operational reliability of soil and pile foundations during the construction, operation and repair of pipelines, objects of oil and gas transportation systems, equipping oil and gas fields , and other structures for industrial and civil purposes in the permafrost zone.
Термостабилизаторы представляют собой герметичные конструкции из труб, заправленных хладагентом, состоящих из надземной части - конденсатора и подземной - испарителя. Надземная часть изделий всегда находится на открытом воздухе.Thermostabilizers are hermetic structures made of pipes filled with refrigerant, consisting of the aboveground part - the condenser and the underground - evaporator. The aboveground part of the products is always in the open air.
Эффективным способом поддержания или усиления мерзлого состояния грунта в основаниях сооружений является использование низких температур наружного воздуха с помощью парожидкостных термосифонов, называемых термостабилизаторами. Режим работы термостабилизаторов - сезонный, в зависимости от температуры окружающего воздуха.An effective way to maintain or enhance the frozen state of the soil in the foundations of structures is to use low outside temperatures using vapor-liquid thermosyphons, called thermal stabilizers. The operating mode of thermostabilizers is seasonal, depending on the ambient temperature.
Известен термосифон, содержащий конденсаторную секцию, испарительную секцию, расположенную с отрицательным наклоном, и рабочую жидкость в испарительной секции (патент США №4961463, опубликован 09.10.1990, МПК E02D 13/115). Данная конструкция погружается в грунт без гильзы.Known thermosiphon containing a condenser section, an evaporation section located with a negative slope, and a working fluid in the evaporation section (US patent No. 4961463, published 09.10.1990, IPC E02D 13/115). This design is immersed in the ground without a sleeve.
По сравнению с существующими конструкциями термостабилизаторов применение гильзы позволяет производить замену термостабилизаторов без применения буровой техники.Compared to existing designs of thermostabilizers, the use of the sleeve allows the replacement of thermostabilizers without the use of drilling equipment.
Известен термостабилизатор, размещаемый в гильзе, которая представляет собой цилиндрический корпус с крышкой на верхнем конце и днищем на нижнем конце (Окунев С.Н. и др. Опыт проектирования систем температурной стабилизации грунтов при прокладке нефтепроводов «ВСТО» и «Ванкорское месторождение НПС ПУРПЕ», материалы международной конференции «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлоотведения», стр. 139-141, г. Тюмень, 2008 г.).Known thermostabilizer placed in the sleeve, which is a cylindrical body with a cover on the upper end and a bottom on the lower end (Okunev S.N. and others. Experience in designing systems of temperature stabilization of soils when laying pipelines "ESPO" and "Vankorskoye field pumping station PURPE" , materials of the international conference "Cryogenic resources of the polar and mountain regions. Status and prospects of permafrost engineering", pp. 139-141, Tyumen, 2008).
Недостатком известного технического решения является необходимость применения расходных материалов (монтажной пены), имеющих ограничения по температуре окружающего воздуха при монтаже термостабилизатора в гильзу, а также необходимость удаления уплотнительных материалов и очистку внутренней поверхности гильзы при замене термостабилизатора во время эксплуатации.A disadvantage of the known technical solution is the need to use consumables (mounting foam), which have limitations on the ambient temperature when installing the heat stabilizer in the sleeve, as well as the need to remove sealing materials and clean the inner surface of the sleeve when replacing the heat stabilizer during operation.
Наиболее близким решением является устройство для термостабилизации, содержащее гильзу, полость которой заполнена незамерзающей жидкостью, а внутри гильзы установлены охлаждающие элементы, причем верхняя часть гильзы и охлаждающей трубы снабжена крышкой с отверстием для размещения охлаждающего элемента и заливной горловиной с пробкой (патент на RU №116871, опубликован 10.06.2012, E02D 3/115).The closest solution is a thermal stabilization device containing a sleeve, the cavity of which is filled with a non-freezing liquid, and cooling elements are installed inside the sleeve, the upper part of the sleeve and the cooling pipe provided with a cover with a hole for accommodating the cooling element and a filler neck with a stopper (patent for RU No. 116871 , published 10.06.2012, E02D 3/115).
Задачей предлагаемого решения является расширение температурного диапазона выполнения монтажных работ термостабилизаторов, исключение попадания остатков уплотнительных материалов в полость гильзы, заполненную хладоносителем.The objective of the proposed solution is to expand the temperature range for the installation of heat stabilizers, eliminating the ingress of residual sealing materials into the cavity of the liner filled with coolant.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым решением, заключается в обеспечении возможности многократной замены термостабилизатора в гильзе при использовании одного и того же уплотнительного (герметизирующего) элемента, а также в расширении диапазона температур атмосферного воздуха при монтаже термостабилизатора в гильзу.The technical result provided by the proposed solution is to provide the possibility of multiple replacement of the thermostabilizer in the sleeve using the same sealing (sealing) element, as well as expanding the temperature range of atmospheric air when installing the thermostabilizer in the sleeve.
Поставленная задача решается тем, что устройство для температурной термостабилизации многолетнемерзлых грунтов содержит термостабилизатор на основе двухфазного термосифона, включающего надземную конденсаторную часть и подземные транспортную и испарительные части, размещенные в гильзе с хладагентом, представляющей собой полый цилиндрический корпус с дном и герметизирующим элементом на верхнем конце с отверстием для установки термостабилизатора, герметизирующий элемент представляет собой разъемное сальниковое уплотнение, которое состоит из опорного кольца, установленного на выполненную в гильзе круговую ступеньку, нажимного кольца и уплотнительных колец из терморасширенного графита, зажатых между ними.The problem is solved in that the device for temperature thermostabilization of permafrost soils contains a thermostabilizer based on a two-phase thermosiphon, including an aboveground condenser part and underground transport and evaporation parts placed in a sleeve with refrigerant, which is a hollow cylindrical body with a bottom and a sealing element at the upper end with a hole for installing the thermostabilizer, the sealing element is a split gland seal, which consisting of a support ring mounted in the sleeve formed on the circular step, the pressure ring and the sealing rings of expanded graphite sandwiched therebetween.
На внутренней поверхности гильзы на верхнем конце выполнена внутренняя резьба для нажимной гайки, предназначенной для зажатия уплотнительных колец.On the inner surface of the sleeve at the upper end, an internal thread is made for a pressure nut designed to clamp the o-rings.
Уплотнительные кольца формируют из шнура терморасширенного графита квадратного сечения, размер стороны которого равен расстоянию между внешней стенкой испарительной секции и внутренней стенкой гильзы, при этом стыки уплотнительных колец расположены со смещением.O-rings are formed from a cord of thermally expanded graphite of square cross section, the side size of which is equal to the distance between the outer wall of the evaporation section and the inner wall of the liner, while the joints of the o-rings are offset.
В устройство установлена термоизолирующая вставка в транспортной части.A thermally insulating insert is installed in the device in the transport part.
Гильза заполнена хладагентом до уровня сезонного оттаивания грунта.The liner is filled with refrigerant to the level of seasonal thawing of the soil.
Решение поясняется чертежами, на фиг. 1 представлен общий вид устройства в продольном разрезе, на фиг. 2 - сальниковое уплотнение, где 1 - гильза, 2 - цилиндрический корпус, 3 - сальниковое уплотнение, 4 - днище, 5 - термостабилизатор, 6 - радиатор, 7 - хладоноситель (антифриз), 8 - опорное кольцо, 9 - нажимное кольцо, 10 - кольца из терморасширенного графита, 11 - нажимная гайка.The solution is illustrated by drawings, in FIG. 1 shows a General view of the device in longitudinal section, in FIG. 2 - stuffing box seal, where 1 - sleeve, 2 - cylindrical body, 3 - stuffing box seal, 4 - bottom, 5 - heat stabilizer, 6 - radiator, 7 - coolant (antifreeze), 8 - support ring, 9 - pressure ring, 10 - rings made of thermally expanded graphite, 11 - pressure nut.
Устройство содержит гильзу 1, которая представляет собой цилиндрический корпус 2, снабженный сальниковым уплотнением 3 на верхнем конце и имеющий днище 4 на нижнем конце. Внутри корпуса 2 расположен термостабилизатор 5. На верхнем конце термостабилизатора 5 установлен радиатор 6. Термостабилизатор имеет нижнюю испарительную часть, среднюю транспортную и верхнюю конденсаторную. Гильза заполнена антифризом 7. Заливка антифриза (хладоносителя) осуществляется до уровня сезонного оттаивания грунта. Сальниковое уплотнение 3, расположенное в верхней части гильзы термостабилизатора, состоит из опорного кольца 8 и нажимного кольца 9 со сжатыми между ними двумя кольцами 10 из терморасширенного графита. Кольца терморасширенного графита 10 формируют из шнура квадратного сечения, размер стороны которого равен расстоянию между внешней стенкой испарительной секции термостабилизатора и внутренней стенкой гильзы. При этом места соединения торцов шнура (стыки колец) расположены со смещением относительно друг друга. Необходимое поджатие колец 10 осуществляется нажимной гайкой с внешней резьбой 11. На внутренней поверхности гильзы 1 выполнена ответная резьба для гайки. Под резьбой на гильзе выполнена круговая ступенька для размещения опорного кольца 8. Между конденсаторной и испарительной секциями в области транзитной части может быть размещена теплоизолирующая вставка в виде цилиндра из полимерной трубы большего диаметра, установленная с воздушным зазором между корпусом термостабилизатора и внутренней поверхностью вставки.The device comprises a
Устройство собирается следующим образом. На корпусе термостабилизатора предварительно последовательно устанавливают через конденсаторную часть нажимную гайку 11, нажимное кольцо 9 и опорное кольцо 8. После этого термостабилизатор 5 размещают в гильзе 1, при этом опорное кольцо 8 упирается в круговую ступеньку. Кольца из терморасширенного графита 10 устанавливаются между опорным кольцом 8 и нажимным кольцом 9, при этом стыки колец располагаются со сдвигом относительно друг друга. Герметизация сальникового уплотнения гильзы 1 осуществляется путем завинчивания нажимной гайки 11.The device is assembled as follows. A
Работа термостабилизатора осуществляется при разности температур между грунтами и атмосферным воздухом, за счет фазовых превращений хладагента (перемещения под действием гравитационных сил «жидкость вниз - пар вверх», от конденсатора к испарителю и обратно). Хладагентами являются вещества, способные изменять свое физическое состояние «жидкость-пар» при наличии температурного градиента между атмосферным воздухом и грунтами в условиях наличия определенного давления внутри термостабилизатора.The temperature stabilizer is operated at a temperature difference between soils and atmospheric air, due to phase transformations of the refrigerant (movement under the influence of gravitational forces "liquid down - steam up", from the condenser to the evaporator and vice versa). Refrigerants are substances that are able to change their physical state of “liquid-vapor” in the presence of a temperature gradient between atmospheric air and soil in the presence of a certain pressure inside the heat stabilizer.
Функционирование устройства происходит естественным образом в зимний период за счет отрицательных температур воздуха, а в летнее время (при положительных температурах воздуха) переходит в состояние покоя вследствие прекращения циркуляции хладагента. Разъемное сальниковое уплотнение позволяет исключить попадание остатков уплотнительных материалов в полость гильзы, многократно использовать уплотнение, расширить диапазон температур окружающего воздуха при монтаже термостабилизатора в гильзу. При выходе из строя термостабилизатора он может быть заменен на новый с неоднократным использованием предложенного разъемного сальникового уплотнителя.The functioning of the device occurs naturally in the winter due to negative air temperatures, and in the summer (at positive air temperatures) it goes into a dormant state due to the termination of the refrigerant circulation. The removable stuffing box seal eliminates the remnants of the sealing materials in the cavity of the sleeve, reuse the seal, expand the temperature range of the ambient air when installing the heat stabilizer in the sleeve. If the thermostabilizer fails, it can be replaced with a new one with repeated use of the proposed split gasket.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110682/03A RU2556591C1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110682/03A RU2556591C1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2556591C1 true RU2556591C1 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014110682/03A RU2556591C1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2556591C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9920499B2 (en) | 2014-03-28 | 2018-03-20 | Public Joint Stock Company “Transneft” | Device for heat stabilization of perennial permafrost soils |
RU2661167C2 (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоСтабилизационныеСистемы" | Heat setting of grounds |
RU2755770C1 (en) * | 2021-03-12 | 2021-09-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Device for cooling plastic-frozen soil |
EP3844449A4 (en) * | 2018-08-27 | 2022-04-27 | Alaska Native Tribal Health Consortium | Hybrid thermosiphon system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3217791A (en) * | 1964-07-30 | 1965-11-16 | Erwin L Long | Means for maintaining perma-frost foundations |
SU737564A1 (en) * | 1976-08-05 | 1980-05-30 | Ленинградский Гидрометеорологический Институт | Soil freezing and cooling apparatus |
RU2168584C2 (en) * | 1999-07-26 | 2001-06-10 | Омский государственный технический университет | Cold accumulating device |
RU2256746C2 (en) * | 2003-09-15 | 2005-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Method for ground cooling and heat-conduction pile for ground cooling |
RU116871U1 (en) * | 2012-03-19 | 2012-06-10 | Сергей Николаевич Стрижков | SYSTEM OF THERMAL STABILIZATION OF THE GROUND OF BASES ON PERMANENTLY FROZEN SOILS |
-
2014
- 2014-03-20 RU RU2014110682/03A patent/RU2556591C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3217791A (en) * | 1964-07-30 | 1965-11-16 | Erwin L Long | Means for maintaining perma-frost foundations |
SU737564A1 (en) * | 1976-08-05 | 1980-05-30 | Ленинградский Гидрометеорологический Институт | Soil freezing and cooling apparatus |
RU2168584C2 (en) * | 1999-07-26 | 2001-06-10 | Омский государственный технический университет | Cold accumulating device |
RU2256746C2 (en) * | 2003-09-15 | 2005-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Method for ground cooling and heat-conduction pile for ground cooling |
RU116871U1 (en) * | 2012-03-19 | 2012-06-10 | Сергей Николаевич Стрижков | SYSTEM OF THERMAL STABILIZATION OF THE GROUND OF BASES ON PERMANENTLY FROZEN SOILS |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9920499B2 (en) | 2014-03-28 | 2018-03-20 | Public Joint Stock Company “Transneft” | Device for heat stabilization of perennial permafrost soils |
RU2661167C2 (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоСтабилизационныеСистемы" | Heat setting of grounds |
EP3844449A4 (en) * | 2018-08-27 | 2022-04-27 | Alaska Native Tribal Health Consortium | Hybrid thermosiphon system |
US11408645B2 (en) | 2018-08-27 | 2022-08-09 | Alaska Native Tribal Health Consortium | Hybrid thermosiphon system |
RU2755770C1 (en) * | 2021-03-12 | 2021-09-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Device for cooling plastic-frozen soil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2556591C1 (en) | Device for temperature stabilisation of permanently frozen grounds | |
AU2019417822B2 (en) | Ladder-structural gravity-assisted-heat-pipe geothermal energy recovery system without liquid-accumulation effect | |
US20100200237A1 (en) | Methods for controlling temperatures in the environments of gas and oil wells | |
US20130277017A1 (en) | Zone freeze pipe | |
US20210018274A1 (en) | Underground thermal energy storage | |
RU2454506C2 (en) | Cooling device for temperature stabilisation of permafrost soils and method to install such device | |
US9920499B2 (en) | Device for heat stabilization of perennial permafrost soils | |
JP2017145556A (en) | Freezing method | |
Yarmak | Permafrost foundations thermally stabilized using thermosyphons | |
RU217741U1 (en) | REUSABLE SEASONAL COOLING UNIT (MOUNTING/DISASSEMBLY) | |
KR20120056521A (en) | Temperature-controlled base reinforcement structure, and constructing method for the same | |
RU2620664C1 (en) | Method for heat stabilization of permafrost soils and device for its implementation | |
RU2384671C1 (en) | Pile support for structures erected on permanently frozen soil | |
RU2013118340A (en) | METHOD AND DEVICE FOR STORAGE OF CRYOGENIC FLUID ADAPTED FOR SOILS, INCLUDING FOR PERMANENT FROZEN | |
NL2014916B1 (en) | Underground thermal energy storage. | |
RU141110U1 (en) | SYSTEM OF TEMPERATURE STABILIZATION OF SOILS OF BASES OF BUILDINGS AND STRUCTURES | |
RU155180U1 (en) | CONSTRUCTION FOR THERMOSTATING SOILS UNDER BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS | |
RU2755770C1 (en) | Device for cooling plastic-frozen soil | |
RU2591272C1 (en) | Method for installation of light cooling devices for temperature stabilization of permanently frozen grounds | |
RU139080U1 (en) | THERMOSEAM FOR CONSTRUCTIONS CONSTRUCTED ON PERMANENTLY FROZEN SOILS (OPTIONS) | |
Khrenov | Some Recommendations for Ensuring the Stability of Pile Substructures for Above-Ground Routing of the Zapolyarnoe-Purpe Petroleum Pipeline. | |
RU2470114C2 (en) | Thermopile for bridge supports | |
RU2661167C2 (en) | Heat setting of grounds | |
RU2384672C1 (en) | Cooled pile support for structures erected on permanently frozen soil | |
RU2629281C1 (en) | Cooling thermosiphon for depth thermo-stabilization of soils (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |